大學(xué)物理課程思政設(shè)計(jì)與實(shí)踐
——以質(zhì)點(diǎn)力學(xué)為例

龍曉燕，謝海燕，吳 實(shí)，張亦勛，李加定

(1. 廣州城市理工學(xué)院 電子信息工程學(xué)院，廣東 廣州 510800；2. 廣州城市理工學(xué)院 教師教學(xué)發(fā)展中心，廣東 廣州 510800)

2016年12月，習(xí)近平總書(shū)記在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)上強(qiáng)調(diào)“把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過(guò)程”，“培養(yǎng)什么樣的人、如何培養(yǎng)人以及為誰(shuí)培養(yǎng)人”是教育教學(xué)工作的根本問(wèn)題，全國(guó)高校思想政治工作會(huì)全面吹響了課程思政教學(xué)改革的號(hào)角. 2018年5月2日，習(xí)近平總書(shū)記在北京大學(xué)師生座談會(huì)上提出了“加強(qiáng)思想政治工作體系建設(shè)，是形成高水平人才培養(yǎng)體系的重要內(nèi)容”，課程思政的認(rèn)識(shí)進(jìn)一步深化，同時(shí)具體指明了教育“就是培養(yǎng)社會(huì)發(fā)展、知識(shí)積累、文化傳承、國(guó)家存續(xù)、制度運(yùn)行所要求的人”的育人目標(biāo). 2020年5月，教育部印發(fā)了《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》(下稱(chēng)《綱要》)，為全面推進(jìn)高校課程思政建設(shè)，發(fā)揮好每門(mén)課程的育人作用，提高高校人才培養(yǎng)質(zhì)量定下了大基調(diào)，對(duì)學(xué)科專(zhuān)業(yè)的課程思政建設(shè)給出了具體的指導(dǎo)意見(jiàn). 新形式下，在教學(xué)過(guò)程中加強(qiáng)課程思政具有重要意義也勢(shì)在必行，課程思政也成為了教學(xué)研究的熱點(diǎn).

1 大學(xué)物理課程思政及問(wèn)題提出

在教學(xué)改革的大浪潮下，我們更注重能力目標(biāo)及價(jià)值目標(biāo)的培養(yǎng)，而價(jià)值目標(biāo)與課程思政目標(biāo)是高度重合的，可見(jiàn)課程思政的引入有利于深化教學(xué)改革. 課程思政的認(rèn)識(shí)從起點(diǎn)、深化到成型，凝聚了無(wú)數(shù)教育工作者的心血. 為了落實(shí)教育改革的方針，培養(yǎng)德、智、體、美、勞全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人，高等院校從不同方面對(duì)課程思政改革做出思考[1，2]. 物理教育工作者針對(duì)物理課程思政做了大量的探索和實(shí)踐，提出了很多建設(shè)性的指導(dǎo)意見(jiàn)，物理學(xué)(包括大學(xué)物理)的課程思政研究目前都集中在對(duì)物理學(xué)史、物理應(yīng)用案例等基本要素與具體的思政目標(biāo)相融合的實(shí)證研究[3-7]，很少有把課程思政與教學(xué)模式相融合或形成課程思政的育人模式.

在傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程中，針對(duì)知識(shí)目標(biāo)的教、學(xué)方法是預(yù)習(xí)、講授、復(fù)習(xí)、總復(fù)習(xí)、考核，此教學(xué)方法對(duì)知識(shí)的掌握是經(jīng)典的、行之有效的. 而價(jià)值目標(biāo)仍然是課程目標(biāo)的一部分，且價(jià)值目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)是融合到知識(shí)培養(yǎng)的整個(gè)過(guò)程中的，所以針對(duì)知識(shí)目標(biāo)有效的教學(xué)方法在價(jià)值目標(biāo)培養(yǎng)過(guò)程中應(yīng)該具有參考意義. 教學(xué)改革大浪潮下涌現(xiàn)出不同教學(xué)模式的“金課”，其中混合式教學(xué)模式更受當(dāng)代大學(xué)生歡迎[8，9]. 那么在混合式教學(xué)模式下，能否借鑒知識(shí)學(xué)習(xí)的方法，對(duì)課程思政進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，把課程思政目標(biāo)融入混合式教學(xué)全過(guò)程，形成具有本校特色的課程思政育人模式？

本研究深入分析本校學(xué)生學(xué)情及課程改革需要，結(jié)合《綱要》等文件精神，以第一章質(zhì)點(diǎn)力學(xué)為例，設(shè)計(jì)課程思政要素框架，形成“3+1”課程思政育人模式，以期在同類(lèi)高校的大學(xué)物理課程思政改革中發(fā)揮借鑒作用.

課前預(yù)習(xí)的線(xiàn)上自學(xué)環(huán)節(jié)、線(xiàn)下的課堂講授環(huán)節(jié)及大作業(yè)考核環(huán)節(jié)，三個(gè)位置選擇相同的案例結(jié)合教學(xué)目標(biāo)逐步深入地從不同的層次挖掘思政元素，進(jìn)行線(xiàn)上、線(xiàn)下、考核“三位一體”的課程思政設(shè)計(jì)，即“3+1”模式中的“3”. 在課程的最后一次課，通過(guò)故事、案例對(duì)課程的框架體系進(jìn)行一次梳理，把課程思政融入知識(shí)體系總結(jié)進(jìn)一步提升，即“3+1”模式中的“1”.

2 構(gòu)建大學(xué)物理課程思政育人模式——以質(zhì)點(diǎn)力學(xué)為例

以物理學(xué)基礎(chǔ)為內(nèi)容的大學(xué)物理課程是高等學(xué)校理工科各專(zhuān)業(yè)學(xué)生的一門(mén)公共基礎(chǔ)課，是科學(xué)工作者和工程技術(shù)人員所必備的. 根據(jù)《綱要》等文件的精神，筆者認(rèn)為大學(xué)物理在提高大學(xué)生科學(xué)精神及認(rèn)知能力兩個(gè)方面具有其他課程所不能替代的重要作用，大學(xué)物理在堅(jiān)定學(xué)生理想信念、厚植愛(ài)國(guó)主義情懷、加強(qiáng)品德修養(yǎng)、增長(zhǎng)知識(shí)見(jiàn)識(shí)、培養(yǎng)奮斗精神、提升學(xué)生綜合素質(zhì)等方面同樣發(fā)揮著重要的作用.

世界正處于百年未有之大變局，國(guó)家、社會(huì)發(fā)展所需要的科技工作者和工程師除了需要扎實(shí)的學(xué)識(shí)和創(chuàng)新的能力，更應(yīng)該有長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光和寬大的胸懷，能理解國(guó)家的大國(guó)方略. 在關(guān)系國(guó)計(jì)民生和國(guó)家未來(lái)地位的大科學(xué)項(xiàng)目中，大多與基礎(chǔ)科學(xué)的突破息息相關(guān)，比如“人造太陽(yáng)”“粒子加速器”“宇宙探索”等耗資巨大的大科學(xué)項(xiàng)目，學(xué)生并不理解“無(wú)用之用”. 大學(xué)物理可以從“認(rèn)知發(fā)展”“科技應(yīng)用”兩方面培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)眼光，使理工科學(xué)生以后更好地服務(wù)社會(huì).

地方院校學(xué)生中物理基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，大部分學(xué)生對(duì)物理有本能的排斥；大學(xué)物理以知識(shí)傳授為主，枯燥無(wú)趣；最后學(xué)生對(duì)大學(xué)物理的培養(yǎng)目標(biāo)、課程的應(yīng)用性及其對(duì)后續(xù)課程的有用性把握不足，導(dǎo)致很多學(xué)生把大學(xué)物理看成是可有可無(wú)的課程.近年的教學(xué)改革中特別注重課程的育人作用，通過(guò)案例、故事的方式把思政育人目標(biāo)融入教學(xué)，既突出課程的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，一定程度上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)知識(shí)掌握，然思政元素以點(diǎn)融入較為分散，學(xué)生印象不深. 為了進(jìn)一步深化改革，提高育人質(zhì)量，本文設(shè)計(jì)思政主題元素為主線(xiàn)融入教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)期末綜合提升把點(diǎn)和線(xiàn)連成面，形成課程思政育人模式.

2.1 設(shè)計(jì)課程思政要素框架

鑒于大學(xué)物理在提高大學(xué)生科學(xué)精神及認(rèn)知能力兩個(gè)方面具有其他課程不能替代的重要作用，出于國(guó)家發(fā)展需要，本課程緊抓“認(rèn)知發(fā)展”“科技應(yīng)用”兩大思政主題元素進(jìn)行課程思政設(shè)計(jì). 一方面，圍繞“科技應(yīng)用”主題，通過(guò)把科技知識(shí)、科技應(yīng)用、科技故事融入教學(xué)內(nèi)容，注重在堅(jiān)定學(xué)生理想信念、厚植愛(ài)國(guó)主義情懷、加強(qiáng)品德修養(yǎng)、增長(zhǎng)知識(shí)見(jiàn)識(shí)、培養(yǎng)奮斗精神等方面提高學(xué)生綜合素質(zhì)；另一方面，圍繞“認(rèn)知發(fā)展”主題，通過(guò)引入物理學(xué)史、物理學(xué)故事針對(duì)認(rèn)知能力進(jìn)行設(shè)計(jì)，注重從科學(xué)方法、科學(xué)思維、科學(xué)認(rèn)知、科學(xué)精神等方面培養(yǎng)學(xué)生正確的世界觀、價(jià)值觀和人生觀.

以大學(xué)物理第一章質(zhì)點(diǎn)力學(xué)課程思政設(shè)計(jì)為例，表格1提煉出了質(zhì)點(diǎn)力學(xué)課程思政的基本要素框架，圖1為質(zhì)點(diǎn)力學(xué)的課程思政融入教學(xué)模塊. 為了避免“兩張皮”的現(xiàn)象，課程思政融入知識(shí)模塊的切入點(diǎn)設(shè)計(jì)尤為重要.“科技應(yīng)用”方面，北斗系統(tǒng)的衛(wèi)星近似圓周運(yùn)動(dòng)，2020年最新發(fā)射的衛(wèi)星可作為熱點(diǎn)切入圓周運(yùn)動(dòng)描述其運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而簡(jiǎn)單介紹北斗系統(tǒng)在科技強(qiáng)國(guó)中的重要性；導(dǎo)航衛(wèi)星每天時(shí)鐘的偏差可切入相對(duì)運(yùn)動(dòng)中經(jīng)典時(shí)空觀及相對(duì)論時(shí)空觀的理解，結(jié)合我國(guó)北斗系統(tǒng)自主研發(fā)原子鐘的曲折故事展示北斗精神；天問(wèn)一號(hào)發(fā)射與運(yùn)動(dòng)描述的切入后文有詳細(xì)展示.

表1 大學(xué)物理課程思政基本要素框架

圖1 課程思政融入教學(xué)模塊(以質(zhì)點(diǎn)力學(xué)為例)

“認(rèn)知發(fā)展”主題考慮到這方面的系統(tǒng)性及課程課時(shí)等因素，特別注重線(xiàn)上擴(kuò)展知識(shí)及大作業(yè)考核環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，切入時(shí)充分利用已建設(shè)的物理類(lèi)在線(xiàn)開(kāi)放課程及經(jīng)典的物理學(xué)著作. 牛頓運(yùn)動(dòng)定律講授中思政要素切入時(shí)，線(xiàn)上擴(kuò)展通過(guò)中國(guó)大學(xué)慕課的鏈接，引入河南理工大學(xué)“物理與文化”課程的第二章經(jīng)典力學(xué)的建立和發(fā)展，向?qū)W生展示人類(lèi)對(duì)力學(xué)領(lǐng)域的認(rèn)知發(fā)展史，總結(jié)科學(xué)的世界觀和方法論；在小組大作業(yè)考核環(huán)節(jié)，部分小組的學(xué)生通過(guò)閱讀教師提供的參考書(shū)《物理學(xué)的概念與文化素養(yǎng)》中牛頓的宇宙的相應(yīng)內(nèi)容，對(duì)牛頓的世界觀和方法論進(jìn)一步系統(tǒng)學(xué)習(xí)[10]，通過(guò)匯報(bào)讀后感，把課程思政育人目標(biāo)考核落到實(shí)處.

2.2 線(xiàn)上線(xiàn)下考核“三位一體”設(shè)計(jì)

課程思政融入課程應(yīng)貫穿教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，且遵循如鹽入水、潤(rùn)物無(wú)聲的原則，故在課程思政目標(biāo)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要充分結(jié)合課程的知識(shí)目標(biāo)及能力目標(biāo). 在力學(xué)的課程思政設(shè)計(jì)中，在已有的課程思政要素框架下，圍繞思政要素主題，針對(duì)混合式教學(xué)中的線(xiàn)上、線(xiàn)下、考核環(huán)節(jié)，選用同一案例逐步深化挖掘，進(jìn)行“三位一體”的一體化課程思政探索和實(shí)踐. 把價(jià)值目標(biāo)有機(jī)融入到知識(shí)模塊，通過(guò)大作業(yè)把知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)、價(jià)值目標(biāo)融為一體進(jìn)行考核. 下面以第一章質(zhì)點(diǎn)力學(xué)直角坐標(biāo)中的運(yùn)動(dòng)為例，針對(duì)“科技應(yīng)用”主題，選用“天問(wèn)一號(hào)”案例，對(duì)“三位一體”的課程思政設(shè)計(jì)進(jìn)行展示.

線(xiàn)上通過(guò)擴(kuò)展知識(shí)模塊設(shè)計(jì)，結(jié)合運(yùn)動(dòng)的位置、速度、時(shí)間等概念，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生計(jì)算天體到地球的距離，從近到遠(yuǎn)讓學(xué)生感受宇宙時(shí)空之旅，激發(fā)學(xué)生探索宇宙的好奇心，引出目前我國(guó)宇宙探測(cè)的前沿天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)，并給出天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)的文獻(xiàn)資料(圖2).

圖2 線(xiàn)上學(xué)習(xí)通擴(kuò)展知識(shí)設(shè)計(jì)截圖

線(xiàn)下課堂引入環(huán)節(jié)通過(guò)播放天問(wèn)一號(hào)發(fā)射的視頻，一方面設(shè)置運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題(質(zhì)點(diǎn)、坐標(biāo)系、速度、加速度等概念)，檢測(cè)學(xué)生的線(xiàn)上自主學(xué)習(xí)效果，另一方面通過(guò)介紹天問(wèn)一號(hào)“繞”“落”“巡”一步到位的設(shè)計(jì)，彰顯我國(guó)探索宇宙領(lǐng)域前沿科學(xué)技術(shù)的自信，激發(fā)學(xué)生對(duì)建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)的信心和自豪感(圖3).

圖3 課堂引入環(huán)節(jié)PPT截圖

在小組大作業(yè)考核環(huán)節(jié)，設(shè)置“學(xué)無(wú)止境”任務(wù)，部分小組的學(xué)生需要通過(guò)查閱資料，針對(duì)天問(wèn)一號(hào)案例項(xiàng)目，進(jìn)一步挖掘其背后的物理知識(shí)、相關(guān)人物、發(fā)展故事及項(xiàng)目在建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)中的作用和意義等信息，通過(guò)匯報(bào)讀后感，把課程思政育人目標(biāo)考核落到實(shí)處(圖4).

圖4 力學(xué)大作業(yè)任務(wù)設(shè)計(jì)

2.3 期末課堂講座深化課程思政

知識(shí)通過(guò)復(fù)習(xí)總結(jié)形成體系更容易被內(nèi)化，若能把課程思政育人目標(biāo)融入到課程體系，進(jìn)行復(fù)習(xí)總結(jié)，則育人效果一定更加明顯. 地方院校的學(xué)生帶著高考的遺憾，對(duì)重點(diǎn)大學(xué)有天然的向往，對(duì)名校的教授有更高的崇拜，如果期末能有名校教授的引導(dǎo)，課程思政一定會(huì)更加入腦入心. 比如，中國(guó)物理協(xié)會(huì)科普工作委員會(huì)及北京理工大學(xué)物理學(xué)院聯(lián)合主辦的科學(xué)傳播專(zhuān)家工作室系列講座，通過(guò)物理學(xué)發(fā)展歷史中發(fā)生的許許多多有趣的故事，建立起對(duì)物理學(xué)體系框架脈絡(luò)的了解，中間不時(shí)穿插有趣的前沿科技應(yīng)用. 這類(lèi)科普講座很好地把課程思政育人目標(biāo)融入課程體系，非常適合對(duì)大學(xué)物理課程思政進(jìn)行深化.

總之，在混合式教學(xué)模式下，結(jié)合地方院校的育人目標(biāo)，充分發(fā)揮線(xiàn)上、線(xiàn)下及小組考核環(huán)節(jié)的陣地作用，教學(xué)過(guò)程中形成“三位一體”的課程思政模式，期末通過(guò)名師講座進(jìn)一步深化課程思政，最終形成了“3+1”的課程思政育人模式. 從學(xué)生的角度看，針對(duì)某個(gè)項(xiàng)目從“看”“聽(tīng)”到主動(dòng)查找資料的“做”，多個(gè)維度逐步深入的任務(wù)，課程思政潤(rùn)物無(wú)聲.

3 模式應(yīng)用與效果分析

3.1 模式應(yīng)用

2020—2021學(xué)年第一學(xué)期，面向我校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)1、2班學(xué)生，設(shè)計(jì)并實(shí)施了“3+1”課程思政育人模式. 2020年12月7日在課程的最后一次課，通過(guò)教務(wù)處教師教學(xué)發(fā)展中心有幸邀請(qǐng)到北京理工大學(xué)的郭偉教授進(jìn)行科普講座(圖5)，受到學(xué)生的廣泛好評(píng).

圖5 科普講座海報(bào)截圖(來(lái)源于北京理工大學(xué)物理學(xué)院)

3.2 效果分析

課程思政的目標(biāo)達(dá)成度是課程思政改革成效評(píng)估的一個(gè)難點(diǎn)，課程思政對(duì)教學(xué)目標(biāo)的影響力度的定量數(shù)據(jù)還需要進(jìn)一步進(jìn)行跟蹤研究，本文僅從學(xué)生反饋方面做一個(gè)大概的總結(jié)分析. 課程思政育人模式的引入，提高了學(xué)生的課程認(rèn)可度，加深了對(duì)科技項(xiàng)目的認(rèn)知，提高了對(duì)自然科學(xué)的關(guān)注度，一定程度上可以促進(jìn)教學(xué)的知識(shí)目標(biāo)及能力目標(biāo)的達(dá)成，課程育人的質(zhì)量得到提升. 對(duì)大作業(yè)考核中學(xué)生的匯報(bào)(圖6)及期末講座調(diào)查問(wèn)卷(圖7)分析表明，學(xué)生對(duì)物理的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值有了更高的認(rèn)可，學(xué)生對(duì)大學(xué)物理給予了很多積極的評(píng)價(jià)，在講座中的熱烈提問(wèn)證明學(xué)生對(duì)自然科學(xué)給予了更多的關(guān)注. 在幾乎人人懼怕物理的地方學(xué)院，以往學(xué)生把大學(xué)物理當(dāng)成可有可無(wú)的課程，這樣的積極表現(xiàn)已經(jīng)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步.

圖6 學(xué)生大作業(yè)考核匯報(bào)PPT截圖

圖7 期末講座調(diào)查問(wèn)卷反饋

4 反思和建設(shè)意見(jiàn)

為了避免學(xué)生的反感，課程思政需要做到潤(rùn)物無(wú)聲才有效果，潤(rùn)物無(wú)聲需要和風(fēng)細(xì)雨地長(zhǎng)時(shí)間深度滋潤(rùn)，線(xiàn)上、線(xiàn)下、考核“三位一體”逐步深化的課程思政設(shè)計(jì)，從時(shí)間長(zhǎng)度和知識(shí)深度都能發(fā)揮潤(rùn)物的作用. 為了避免“兩張皮”的現(xiàn)象，課程思政最忌生搬硬套，課程思政育人目標(biāo)需要與知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)深度融合，最后以輕松有趣的講座形式深化，更容易在無(wú)形中達(dá)成育人目標(biāo).課程思政從設(shè)計(jì)到順利實(shí)施都需要學(xué)校相關(guān)部門(mén)的支持及合作.

大學(xué)物理面對(duì)不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生開(kāi)設(shè)，針對(duì)不同的專(zhuān)業(yè)，在案例選擇及課程思政主題設(shè)計(jì)方面還可以進(jìn)一步優(yōu)化，形成更具特色的服務(wù)于專(zhuān)業(yè)的思政目標(biāo). 在實(shí)施的過(guò)程中，進(jìn)一步設(shè)置不同的教學(xué)環(huán)節(jié)，可以借鑒清華大學(xué)王青教授的做法，把價(jià)值塑造和知識(shí)傳授孕育在整個(gè)鍛煉和培養(yǎng)能力的過(guò)程之中[11]. 在課程思政的考核方面，可以參考南開(kāi)大學(xué)劉玉斌教授在“課程思政面對(duì)面”節(jié)目中提到的增加開(kāi)放性題目，融入思政考核內(nèi)容.

在混合式教學(xué)模式下，針對(duì)大學(xué)物理“3+1模式”課程思政的進(jìn)一步研究，有兩個(gè)方向建議：① 在本文的課程思政設(shè)計(jì)的模式下，對(duì)不同的混合式教學(xué)班進(jìn)一步細(xì)化思政目標(biāo)、內(nèi)容等設(shè)計(jì)，反復(fù)迭代積累數(shù)據(jù)，定量分析該模式下課程思政設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生的影響. ② 參考本文的課程思政模式，進(jìn)行調(diào)整再設(shè)計(jì)，針對(duì)不同班級(jí)有意識(shí)的收集相關(guān)數(shù)據(jù)，形成有特色、有成效的課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)模式. 參考已有的經(jīng)驗(yàn)，形成具有本校特色的課程思政體系，是目前可以探索的一個(gè)大方向. 在混合式教學(xué)環(huán)境下，本文提出的逐步深入挖掘的大學(xué)物理“3+1”課程思政育人模式，針對(duì)基礎(chǔ)及學(xué)習(xí)能力一般、就業(yè)面廣的應(yīng)用型地方高校工科類(lèi)學(xué)生，具有一定的推廣意義.